Funções de Lógica Combinacional

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1 Fundamentos de Sistemas Digitais Funções de Lógica Combinacional prof. Dr. Alexandre M. Amory prof. Dr. Edson I. Moreno

2 Referências Sugiro estudarem nesta ordem de preferência: Floyd, Cap 6. ppt segue a ordem deste capítulo D'AMORE, Roberto. VHDL: Descrição e Síntese de Circuitos Digitais. Rio de Janeiro: LTC, p. Digital Design and Computer Architecture Cap 5, Sec 2.8 Free Range VHDL Vahid, Cap 4 Ignorar parte com flip-flop e registradores PEDRONI, Volnei A. Eletrônica Digital Moderna e VHDL. Elsevier Ltda. Editora, Rio de Janeiro, RJ: p. Teoria: Cap 11 e 12 VHDL: Cap 20 e 21

3 3/28 ATENÇÃO Não se aprende alguma linguagem : Escutando alguém explicar Somente lendo livros Aprende praticando Exercício EXTRA-CLASSE é FUNDAMENTAL! Façam exercícios sugeridos e procurem outros nos livros indicados

4 Circuitos combinacionais básicos e representação em VHDL Exemplos de circuitos combinacionais Decodificador / Codificador Comparadores Geradores de paridade Multiplexador / Demultiplexador Somador / Subtrator ULA Multiplicadores / Divisores PLAs Exemplos de circuitos seqüenciais Multiplicadores / Divisores Registradores (deslocamento, carga paralela, acumulador, serialparalelo) Contadores (binário, BCD, Johnson, Gray / up, down, updown) Máquina de Estados Geradores de clock Seqüenciadores

5 5 Comparador de Igualdade Construção estrutural A B S Como comparar a[0:1] e b[0:1]?

6 6 Comparador de desigualdade

7 7 Comparação em VHDL construção comportamental entity comp is end comp; architecture beh of comp is signal a,b: std_logic_vector(1 downto 0); signal igual, maior, menor: std_logic; begin igual <= 1 when a = b else 0 ; maior <= 1 when a > b else 0 ; menor <= 1 when a < b else 0 ; end;

8 8 Decodificador BIN/DEC

9 9 Decodificador BIN/DEC

10 10 Decodificador BIN/DEC em Portas Lógicas(entrada de 2 bits): em VHDL(entrada de 2 bits): when / else with / select process / case

11 11 Decodificador BIN/DEC em Portas Lógicas: em VHDL (entrada de 2 bits): decod <= "1110" when a = "00" else "1101" when a = "01" else "1011" when a = "10" else 0111" when a = "11";

12 Decodificador com Prioridade Codificador com prioridade é um circuito que determina entradas preferenciais Conforme a ordem de preferência das entradas, no caso de haver mais de uma entrada ativa (por exemplo em 1), a entrada de maior prioridade é que determinará a codificação Exemplo: A prioridade máxima é de S(2) e a mínima de S(0) Y <= "11" when S(2) = '1' else "10" when S(1) = '1' else "01" when S(0) = '1' else "00"; Importante haver condição default em atribuições e estruturas similares: NÃO HAVENDO ESTA CONDIÇÃO IMPLICA EM HAVER MEMORIZAÇÃO DO SINAL - diferente de software! (warning latch infered)

13 13 Decodificador BIN/DEC Outras formas de descrever VHDL decod <= (0=> 0, others => 1 ) when a = "00" else process(a) begin case a is (1=> 0, others => 1 ) when a = "01" else (2=> 0, others => 1 ) when a = "10" else (3=> 0, others => 1 ) when a = "11"; when "00" => decod <= "1110"; when "01" => decod <= "1101"; when "10" => decod <= "1011"; when "11" => decod <= "0111"; when others => report "unreachable" severity failure; end case; end process;

14 14 Decodificador BIN/DEC Outras formas de descrever VHDL with a select decod <= "1110" when "00", "1101" when "01", "1011" when "10", "0111" when "11 ;

15 15 Decoder 7seg Atividade para entregar próxima aula: Otimizar o circuito com Karnaugh e escrever VHDL (portas/rtl) deste módulo

16 16/28 Fazer Descrição Comportamental

17 17 Codificador dec A 3 A 2 A 1 A

18 Multiplexador É um circuito que permite selecionar mais de uma entrada em uma mesma saída, conforme um sinal de seleção Exemplo de um multiplexador 4x1 Representação Implementação com portas lógicas E 0 00 E 1 E 2 E s C

19 19 Multiplexador 2x1 I 0 I 1 S 0 D Vahid, Cap 2

20 20 Multiplexador 4x1 Vahid, Cap 2

21 21 MUX em VHDL Usando : when / else with / select process / case

22 Demultiplexador É um circuito que opera de forma inversa ao multiplexador. Ou seja, recebe uma entrada e distribui esta em uma de várias saídas conforme um sinal de seleção Exemplo de um multiplexador 1x4 Igualmente ao multiplexador, um demultiplexador pode ser implementado com diversos comandos. O mais comum, é o que segue: S(0) <= e when C = "00" else 'Z'; S(1) <= e when C = "01" else 'Z'; S(2) <= e when C = "10" else 'Z'; S(3) <= e when C = "11" else 'Z'; e C S 0 S 1 S 2 S 3

23 23 Demultiplexador 2x1 (demux)

24 24 Atividade da Próxima Aula Atividade p Próxima Aula Entregar no ínicio da aula Descrever em VHDL circuitos vistos em aula Escrito à mão!!!! Explicar a resolução do problema!!! Pelo menos 5 módulos de complexidades diferentes Versão estrutural Versão comportamental Mais exemplos VHDL de decodificadores, multiplex no cap 12 do livro Free Range

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